NO165970B - Sikkerhetsventil. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en underjordisk ringroms-sikringsventil av den art som fremgår av innledningen til det etterfølgende selvstendige krav.

Bruken av en undersjøisk ringrom-sikringsventil tilpasset for installasjon i en brønn mellom indre og ytre konsentriske rørformede elementer, slik som et produksjonsrør og et foringsrør for åpning og lukking av ringrommet, er vel kjent og vist i US-PS-4.049.052 og 4.273.194. Selv om tidligere sikringsventiler for ringrommet var festet til eller forbundet til det indre rørformede element eller produksjons-røret, var de kun avtettet mot det ytre rørformede element eller foringsrøret med en innebygd tetning eller med en brønnekspansjonsplugg (packer). Dvs. at sikringsventilen for ringrommet ikke var låst til det ytre rørformede element slik som foringsrøret. Det er imidlertid riktig å ha sikringsventilen for ringrommet frigjørbart låst til det ytre element for å sikre kontroll over brønnen. I tilfelle av en svikt, slik som tap av brønnhodet, ville høyt trykk under ekspan-sjonspluggen la produksjonsrøret og alle sikkerhetsventiler forbundet til dette, bli blåst ut av brønnen.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en undersjøisk sikringsventil for et ringrom tilpasset for installasjon mellom indre og ytre konsentriske rørformede elementer i hvilke sikringsventilene kan frigjørbart låses til det ytre element.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er at sikringsventilen som innbefatter en fluidpassasje som åpnes og lukkes av ventilen, kan låses til det ytre element når ventilen beveger seg til lukket stilling.

Nok et formål med den foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en undersjøisk sikringsventil for ringrommet som kan installeres i et ytre element ved en bevegelse nedad, kan låses til dette når det trengs, og kan frigjøres ved å åpne sikringsventilen, eller 1 tilfelle av svikt 1 sikringsventilen, kan frigjøres ved dreining. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen av en underjordisk ringrom-sikringsventil av den innledningsvis nevnte art, som kjennetenges ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, gitt for beskrivelsesformål og i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor like henvis-ningstall angir like deler gjennom alle figurer. Fig. IA,IB og 1C er- fortsettelser av hverandre og er bruddstykkevise sideriss, delvis i aksialsnitt, som viser sikringsventilen for ringrommet ifølge oppfinnelsen, i sin åpne og ulåste stilling, Fig. 2 er et tverrsnitt langs linjen 2-2 ifølge

fig. 1C,

Fig. 3 er et tverrsnitt langs linjen 3-3 ifølge

fig. IB,

Fig. 4 er et tverrsnitt langs linjen 4-4 ifølge

fig.IA, og

Fig. 5A og 5B er fortsettelser av hverandre og er bruddstykkevise, halve aksialsnitt av sikringsventilen for ringrommet ifølge den foreliggende oppfinnelse, i lukket og låst stilling.

Det vises nå til tegningene, og spesielt til fig. IA,IB og 1C, hvor den underjordiske sikringsventil for ringrommet ifølge oppfinnelsen er generelt indikert med henvisnings-tallet 10, og er tilpasset for installasjon mellom et indre 12 og et ytre 14 konsentrisk rørformet element, slik som et produksjonsrør 12 og brønnens foringsrør 14. Et ringrom 16 dannes mellom de rørformede elementer 12 og 14. Sikringsventilen 10 innbefatter et hus 18 som kan ha gjengeforbindelser 20 og 22, henholdsvis i toppen og bunnen, for kopling til brønnproduksjonsrøret 12. Sikringsventilen 10 for ringrommet innbefatter en tetning 24 mellom det indre rørformede element 12 og det ytre rørformede element 14 og har en passasje 26 gjennom seg som åpnes og lukkes med ventilen 10 for å styre fluidstrømmen gjennom ringrommet 16.

Passasjen 26 fører fra bunnen av sikringsventilen 10 opp til en ringformet åpning 28 til utsiden av huset 18 for kommuni-kasjon mellom passasjen 26 og ringrommet 16 mellom elementene 12 og 14. Et rørformet ventillukkeelement 30 er teleskopisk bevegart inne i huset 18 for åpning og lukking av den ringformede åpning 28. Når lukkeelementet 30 er i sin nedre stilling, som best vist i fig. IA, blir ventilåpningen 28 åpnet, og når ventillukkeelementet 30 beveger seg oppad og ligger an mot et ventilsete 32, som best vist i fig. 5A, lukkes åpningen 28. Således vil styring av ventillukkeelementet 30 styre strømmen gjennom ringrommet 16.

For å styre bevegelsen til ventillukkeelementet 30 kan det tilføres ulike krefter. Således virker spenninnretnlnger, slik som fjærene 34 og 36 (fig. IB) mellom huset 12 og ventillukkeelementet 30 for ettergivende og tvinge ventillukkeelementet 30 i en retning oppad for lukking av ventilåpningen 28. Således virker fjæren 34 mellom en skulder 38 på huset 12 og en skulder 40 på ventillukkeelementet 40. Likeledes virker fjæren 36 mellom en skulder 42 på huset 12 og en skulder 44 på ventillukkeelementet 30. For å bevege ventillukkeelementet 30 nedad, og åpne åpningen 28, er en eller flere stempler 46 (fig. IA) fortrinnsvis to anordnet, som er teleskopisk bevegbare i huset 12. Disse er styrt med hydraulisk fluid i en hydraulisk tilførselsledning 50 som er tilpasset til å forløpe til overflaten for å aktivisere lukkelementet 30 i en retning for åpning av ventilåpningen 28. Stemplene 46 er forbundet til ventillukkeelementet 30 ved samvirkende skuldre 52 og 54. Avlastning av det hydrauliske trykk på ledningen 50 lar fjærene 34 og 36 bevege ventillukkeelementet 30 oppover til anlegg mot ventilsetet 32 og passasjen 26 lukkes.

Dermed styres sikringsventilen 10 ved påsetting eller fjerning av et trykkfluid gjennom styreledningen 50 for kontroll av fluldstrømmen gjennom ringrommet 16.

Selv om sikringsventilen 10 er båret i det indre rørformede element 12 i brønnen, kan den utsettes for høyt trykk i brønnen som kunne blåse ut brønnhodet, det rørformede element 12 og sikringsventilen 10 i tilfelle av uventede problemer, slik som ødeleggelse av brønnhodet. Derfor gir den foreliggende oppfinnelse innretninger for å låse brønnens sikringsventil 10 til det ytre rørformede element 14 når sikringsventilen 10 er i lukket stilling og sperrer fluid-strøm gjennom passasjen 26 og ringrommet 16, på hvilket tidspunkt hele trykket i brønnen ville pådras bunnen av sikringsventilen 10 som tetter av mellom de rørformede elementer 12 og 14.

Det vises nå til fig. IB, hvor et antall inngrepssegmenter 60 båret av huset 18 til ventilen 10 kan bevege seg inn og ut.

Segmentene 60 er bevegbare utover for å gripe innsiden av det ytre element 14 og er bevegbar innover for frigjøring fra det ytre element 14. Fortrinnsvis er segmentene 60 spent utad med egnede f jaer innretninger 62.

Fortrinnsvis er det ytre element 14 utrustet med en land-ingsstuss 64 som har en polert del 66 for å motta ekspan-sjonstetningen 24 og har en skulder 68 for mottak av skulderen 71 på huset 18 for posisjonering av sikkerhetsventilen 10 på ønsket sted i det ytre element 14. I tillegg innbefatter landingsstussen 64 en gjenget del 70 med et antall gjenger, fortrinnsvis venstregjenger for samvirke med gjenger 72 som er anordnet utvendig av segmentene 60. Låseinnretninger 74, slik som en skulder, er anordnet på ventillukkeelementet 30 og er, som best vist i fig. IA, IB og 1C, ute av inngrep med segmentene 60 når ventilen 10 er i åpen stilling. Imidlertid, som best vist i fig. 5A og 5B, beveges ventillukkeelementet 30, når ventilen er lukket, oppad og beveger låseskulderen 74 bak gripesegmentene 60 og låser disse i inngrep med landingsstussen eller nippelen 64.

Fortrinnsvis er kileformede, samvirkende flater, slik som flaten 76 på låseinnretningen 74 og flaten 78 på baksiden av segmentene 60, anordnet for å la låseinnretningene 74 forkile inngrepssegmentene 60 utover til inngrep med nippelen 64. Sikringsventilen 10 installeres ved å senke det indre rørformede element 12 med ventilen 10 festet til denne i det ytre rørformede element 14 med hydraulisk fluid tilført ledningen 50 hvorved ventillukkeelementet 30 vil være i nedre stilling og passasjen 26 åpnet når ventilen 10 beveges nedad i ringrommet 16. Inngrepssegmentet 60, mens de er spent utad med fjærer 62, vil skralle-bevege seg innad ettersom de treffer på hindringer i det ytre element 14 såvel som når de treffer på den gjengede del 70 i nippelen 64. Derfor kan sikringsventilen 10 lett installeres i nippelen 64 med en bevegelse nedover. Når skulderen 71 på ventilen 10 treffer på skulderen 68 i nippelen 64 er ventilen 10 korrekt posisjonert i det ytre element 14 med inngrepssegmentene 60 fluktende med den gjengede del 70 i nippelen 64. Det skal også legges merke til at med hydraulisk fluid pådratt stemplene 46 som bevirker at ventillukkeelementet 30 beveger seg nedover, forblir låseskulderen 74 ute av inngrep med inngrepssegmentene 60 og ventilen 10 kan fjernes fra det ytre rørformede element 14 ved bevegelse oppad idet segmentene vil skralle-bevege seg forbi det gjengede parti 70 og overvinne belastningen fra fjæren 62.

Sikringsventilen 10 lukkes ved å redusere det hydrauliske trykk i ledningen 50 for derved å redusere kraften mot stempelet 46 som virker til å bevege ventillukkeelementet 30 nedover. I dette tilfellet virker fjærene 34 og 36 mot ventillukkeelementet 30 for å bevege dette oppover for lukking av åpningen 28 og passasjen 26. Således ved å holde passasjen 26 og ringrommet 16 stengt, vil hele trykkforskjel-len i ringrommet 16 bli pådratt sikringsventilen 10. Imidlertid med ventilen 10 lukket, er låseskulderen 74 i stilling bak inngrepssegmentene 60 som sikkert låser gjengene 72 på segmentene 60 med det gjengede parti 70 på landingsnippelen 64. Vanligvis kan ventilen 10 frigjøres fra landingsnippelen 64 ved ethvert tidspunkt ved å øke det hydrauliske fluidtrykk i ledningen 50, åpne ventilen, fjerne låseskulderen 74 fra baksiden av segmentene 60 og heve det indre rørformede element 12. Imidlertid, i tilfelle at ledningen 50 blir brutt eller mekanismen til ventilen 10 blir inoperativ, kan ventilen 10 fortsatt frigjøres fra nippelen 64 ved dreining, fortrinnsvis høyredreining, ettersom det gjengede segment 60 vil kople seg fra det gjengede parti 70 på landingsnippelen 64 ved dreining.

Derfor er ringrom-sikringsventilen 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse spesielt tilpasset for forhold hvor høye trykk påtreffes 1 brønnen.

Et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse er til-veiebringelsen av en forbedret tetning 24 for avtetning mellom huset 18 og det ytre element 14. For å motstå høye trykk, er tetningen 24 fordelaktig av metall og et stempel 80 er anordnet som bæres av huset 18 i en posisjon under og mot tetningen 24. Stempelet 80 kontakter på tettende måte både huset 18 og landingsnippelen 64 slik som med tetninger 82. Den nedre ende av stempelet 80 er utsatt for trykk i ringrommet 16 under tetningen 24. Således ved en trykkøkning i ringrommet 16 og mot stempelet 80, trykker stempelet tetningen 24 sammen for å øke det tettende samvirke og forhindre noen lekkasjer i ringrommet 16 rundt sikringsventilen 10. Stempelet 80 er upåvirket ved normal drift av sikringsventilen 10 og virker til å øke tetningen med landingsnippelen 64 i forhold til trykkstørrelsen som påtreffes i ringrommet 16.

Claims (4)

1. Underjordisk ringrom-sikringsventil (10) tilpasset for installasjon i en brønn for å kontrollere fluidstrømmen i en ringformet passasje mellom indre og ytre konsentriske, rørformede elementer (12,14), så som et produksjonsrør og et foringsrør, omfattende et rørformet hus (18) for lnnkopling i det indre element, en tetningsanordning på huset for avtetning mot det ytre element, en ventillukkeinnretning (30) aksialt bevegbart anordnet i huset (18) for åpning og lukking av passasjen (26), en fjaeranordning som forspenner ventil-lnnretningen mot lukkestilling, hydrauliske aktiviseringsmidler for bevegelse av ventillukkeinnretningen (30) mot åpen stilling, hydrauliske ledningsmidler som forløper til overflaten for styring av de hydrauliske aktiviseringsmidler, og innretninger for å låse huset til det ytre element, karakterisert ved at innretningene for å låse huset til det ytre element innbefatter inngrepsegmenter (60) båret av huset (18) for bevegelse radielt innad og utad, låselnnretninger (74) på ventillukkeinnretningen (30), og samvirkende klleflater (76,78) på inngrepssegmentene (60) og låseinnretningene, idet låseinnretningene (74) er plassert slik på ventillukkeinnretningen (30) at de er aksialt forskjøvet i forhold til inngrepssegmentene når ventillukkeinnretningen (30) er åpen, og på høyde med og låser inngrepssegmentene når ventillukkeinnretningen er stengt og inngrepssegmentene (60) ved hjelp av kileflåtene (76,78) er ført utad til inngrep med det ytre element (14).

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter gjenger (72) på utsiden av inngrepsinnretningene (60) for å samvirke med gjenger (70) på det ytre element (14) hvorved sikkerhetsventilen kan låses til det ytre element (14), men frigjøres ved dreining.

3. Ventil ifølge krav 1-2, karakterisert ved at den innbefatter f Jaer innretninger (62) som ettergivende presser inngrepsinnretningene (60) utad hvorved ventilen kan skralle over gjenger (72) nedad og inn i det ytre element (14).

4. Ventil ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den innbefatter skulderinnretninger (71) på huset (18) for å samvirke med en samvirkende skulder (68) på det ytre element (14) for å posisjonere ventilen i forhold til det ytre element.